Меню Рубрики

Установки комбинированный источник энергии

Как альтернативные источники энергии помогают получать тепло и электричество

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

  • Солнечный свет
  • Водные потоки
  • Ветер
  • Приливы
  • Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
  • Геотермальная теплота (недра Земли)

Альтернативные виды энергии

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop .

2. Ветроэнергетика

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

  • Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
  • Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
  • Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

  • Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
  • Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
  • Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

  • Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
  • Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
  • Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
  • Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.
Читайте также:  Установка концевой муфты на кабель авббшв

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Виды возобновляемой энергии в России

Солнечная энергия

Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.

Ветровая энергетика

Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».

Гидроэнергетика

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

источник

Кому и зачем нужна комбинированная выработка энергии

Как остановить непрерывный рост тарифов на газ, тепловую и электрическую энергию? Этот вопрос касается всех, дебатируется в правительстве, широко обсуждается в средствах массовой информации. Мероприятия типа «улучшить», «углубить», «экономить», «ввести повсеместный учет» не имеют успеха.

В настоящее время половина энергии России вырабатывается раздельно – электрическая энергия вырабатывается на ГРЭС (государственная региональная электростанция), а тепловая энергия – на котельных. Оставшаяся половина приходится на комбинированную выработку – это выработка обоих видов энергии на одном производстве – ТЭЦ (тепловая электростанция). Чтобы понять, почему происходит экономия топлива, необходимо знать устройство тепловых электростанций.

Паровая турбина – это вал с рядом колес, на лопасти которых подается пар, приводящий вал во вращение. Пар движется вдоль оси вращения турбины (рис. 1), последовательно проходя десять-тридцать ступеней. Каждая ступень представляет собой два кольца – одно неподвижное, которое разбивает общий поток пара направляющими лопатками, косо насаженными по окружности (сопло), а второе – подвижное (колесо), с направляющими лопатками, косо насаженными в перпендикулярном направлении, чтобы поймать напор каждой струи пара. В первых конструкциях турбин лопатки были прямоугольными, в современных турбинах профиль лопаток сложно­криволинейный.

Профиль турбинных лопаток рассчитан таким образом, чтобы пар, переходя через них, интенсивно расширялся. При этом температура и давление пара резко уменьшаются, и из сопла струя пара выходит с очень большой скоростью, порядка 600‑800 м/с. Внутренняя энергия перегретого пара превращается в кинетическую энергию струи пара. Пар давит на лопатки турбины, его кинетическая энергия переходит в механическую работу по вращению вала турбины. Вал электрогенератора жестко связан с валом турбины. Электрический ток генератора тормозит вращение вала турбины, но пар давит на лопатки, преодолевая механическое сопротивление электрогенератора. Таким образом, внутренняя энергия пара переходит в электрическую энергию, вырабатываемую электрогенератором. Поскольку пар после каждой ступени расширяется, то диаметр ступеней соответственно увеличивается. Отработанный пар поступает в пароводяной теплообменник – конденсатор, где пар превращается в конденсат (при процессе конденсации в конденсаторе создается глубокий вакуум) и возвращается снова в паровой котел. Охлаждающая вода может браться из пруда (если есть) и снова возвращаться в пруд или циркулировать по контуру «конденсатор – градирня», с подпиткой контура из водопровода. Градирня – это высокая конусообразная башня без крыши, внутри которой нагретая вода, низвергаясь сверху вниз в свободном падении в виде «водяного душа», сбрасывает свое тепло в воздушную атмосферу. Суть конденсационного режима турбины – максимально использовать энергию перегретого пара для выработки электроэнергии.

Читайте также:  Установка dvd привода zalman

Максимальный КПД тепловой машины теоретически:

где Т1 – абсолютная температура холодильника (холодного пара на выходе из турбины);

Т2– абсолютная температура нагревателя (перегретого пара на входе в турбину).

Из формулы видно, что для увеличения КПД нужно максимально увеличивать температуру перегретого пара. Подставим в формулу конкретные значения:

η =1‑273+27/273+327 = 0,5, или 50%.

Почему же выбрасывается так много? Хотя пар почти холодный, температура всего 27 ºС, но имеет большую внутреннюю энергию, потому что почти половина топлива в паровом котле тратится на фазовый переход, чтобы получить из воды пар. С учетом неизбежных потерь электрический КПД паровой турбины составляет примерно 35 процентов.

В период индустриализации России требовалось много электроэнергии и строилось много ГРЭС с паровыми турбинами в конденсационном режиме, которые и сейчас вырабатывают более половины электроэнергии. Для сокращения потерь на транспорт топлива ГРЭС обычно строились вблизи месторождений топлива, где мало населенных пунктов и не требовалось много тепловой энергии. Чтобы не выбрасывать тепло в атмосферу, стали строить ТЭЦ – тепловую электроцентраль. На ТЭЦ паровую турбину переводят в теплофикационный режим «Т», чтобы ТЭЦ работала вместо котельной – подогревать остывшую воду после отопительных приборов населения и подавать ее обратно в тепловую сеть на вход отопительных приборов. Отработанный пар после турбины направляют в пароводяной подогреватель, где пар сбрасывает свое тепло, выделяющееся при конденсации, на подогрев воды из тепловой сети. Тепло не выбрасывается в атмосферу, а используется для нужд отопления. Процесс электроснабжения при раздельном способе происходит следующим образом. Топливо из месторождения поступает на ГРЭС, где сжигается в паровом котле. Внутренняя энергия топлива переходит в энергию перегретого пара. Затем пар поступает в паровую турбину и вращает ее. Внутренняя энергия пара переходит в электрическую и по линии электропередачи поступает в энергосистему. Процесс теплоснабжения населения происходит с помощью воды в тепловой сети, циркулирующей по замкнутому кругу: «отопительные радиаторы – тепловая сеть – котельная – тепловая сеть – отопительные радиаторы». В отопительных радиаторах у населения происходит охлаждение воды, а на котельной происходит нагрев воды.

При комбинированном способе современные ТЭЦ используют ПГУ (парогазовые установки). Парогазовая установка состоит из двух отдельных установок: газотурбинной и паросиловой. В ГТУ (газотурбинной установке) турбину вращают газообразные продукты сгорания газа с температурой 1200‑1500 ºС. На одном валу с турбиной находится первый генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электроэнергию.

Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают ей лишь часть своей энергии и на выходе из газотурбины имеют температуру около 500 ºС. С выхода газовой турбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку – сначала в КУ (котел-утилизатор), где горячие газы превращают воду в перегретый пар. Затем пар подается в паровую турбину, которая вращает второй электрогенератор. Совместное использование двух установок в одной значительно повышает к.п.д. тепловой машины, недостижимое по отдельности. В соответствии с формулой: η = 1‑273+27/273+1200 = 0,8, или 80 процентов! На ТЭЦ для выработки такого же количества энергии, как на ГРЭС и котельной, экономия топлива составляет 51 процент!

В энергетике работает множество узких специалистов Но, как говорят, «из‑за деревьев леса не видно». Каждый из них видит свое «дерево», но смутно представляет себе «лес» – приведенный рисунок производства и потребления энергии. Раздельный способ производства энергии прочно укоренился в сознании общества. Считается, что «теплоснабжение – это ЖКХ, а электроснабжение – это промышленность». В соответствии с этими представлениями формируются два отдельных социальных заказа: на проектирование схемы теплоснабжения, которую выполняют специалисты по котельным и тепловым сетям, и на проектирование схемы электроснабжения, которую выполняют специалисты по ГРЭС и электросетям. А идея комбинированной выработки энергии с ее очевидными преимуществами остается невостребованной.

Пример расчета экономии газа при переводе котельной в режим ТЭЦ на ПГУ

«Шары» на рисунках показывают картину наглядно, но приблизительно. Фактическая экономия зависит от соотношения тепла и электроэнергии, которое в каждом регионе России разное и меняется в зависимости от сезона и загрузки в регионе существующего производства и в отдельных случаях может доходить до 80 процентов. Перейдем к конкретному примеру.

• присоединенная нагрузка потребителя

• коэффициент теплофикации 0,5;

• базовая нагрузка 0,5 Гкал-ч;

• удельная выработка электроэнергии на ПГУ

• коэффициент использования топлива

• покрытие пиковой нагрузки 0,5 Гкал-ч остается

1. Электрическая мощность, получаемая на указанном базовом тепловом потреблении, составит

2. Годовой отпуск базового тепла (пиковая 10‑процентная часть тепла не учитывается):

3272 – количество тепла в год, вырабатываемое источником для потребителя, с присоединенной расчетной нагрузкой – 1 Гкал-ч, согласно климатологическим данным для Санкт-Петербурга.

0,9 – доля тепла, вырабатываемого базовыми источниками в течение года, согласно графику Россандера, для условий Санкт-Петербурга.

3. Годовая выработка электроэнергии на тепловом потреблении:

4. Количество топлива, необходимого на блоки ПГУ для выработки годовой базовой нагрузки и электроэнергии на ее основе комбинированным способом:

(2944,8 +4122,72 *0,86)/7*0,85 = 1091 т.у.т./год.

5. Количество газа ГРЭС, необходимого для годовой выработки электроэнергии, равной выработке электроэнергии на ПГУ:

4122,72 *0,86/7*0,35 = 1447 т.у.т./год.

6. Количество газа котельной, необходимого для выработки базового тепла, равного выработке тепла на ПГУ (пиковая 10‑процентная часть тепла также не учитывается):

7. Суммарный расход газа для получения раздельным способом электроэнергии и тепла, равный тому же количеству энергии комбинированным способом:

8. При переходе от котельной на ПГУ собственные потери на источнике несколько увеличиваются:

9. Экономия газа за счет покрытия базовой нагрузки существующей котельной с присоединенной нагрузкой потребителя в 1 Гкал-ч на ПГУ:

1942‑1091‑89 = 762 т.у.т./год (635 тыс. кубометров газа в год).

Экономия газа в процентах = 100 * 762/1942 = 39,3%.

1. Тепловая энергия достается даром, как бросовый продукт при производстве электроэнергии. Низкая стоимость тепловой энергии при комбинированной выработке особенно важна для России с ее холодным климатом. Потребности России в тепле составляют примерно половину от всего мирового производства тепловой энергии. Вырабатывая для себя такое огромное количество дешевого тепла, электроэнергии получится так много, что в холодное время года Россия сможет обеспечивать не только себя, но и продавать излишки электроэнергии за границу. Холод России превращается в своеобразный природный ресурс, который посредством комбинированной выработки энергии может экспортироваться за границу. Вместо сырья в виде природного газа Россия сможет продавать очень ценный товар – электроэнергию.

Читайте также:  Установка бордюра для столешницы

2. Количество вырабатываемой электроэнергии пропорционально вырабатываемому теплу. Из принципа работы ТЭЦ следует, что чем больше вырабатывается электроэнергии, тем больше вырабатывается тепла.

Как же выбирается мощность оборудования ТЭЦ?

Если выбрать мощность, равную 100 процентам максимальной тепловой нагрузки потребителя при самой низкой температуре воздуха, то большую часть года оборудование будет стоять, а значит, не будет себя окупать.

Если выбрать по нагрузке ГВС, равной 22 процентам, чтобы оборудование было загружено круглогодично на 100 процентов, то будет упущена возможность экономии топлива в холодное время года.

При проектировании ТЭЦ обычно выбирается следующее оптимальное соотношение – мощность ПГУ принимается равной 50 процентам присоединенной нагрузки потребителя. В соответствии с климатическим справочником для СПб именно столько потребляется тепловой энергии 90 процентов времени в году. Оставшиеся 50 процентов мощности обеспечиваются пиковыми водогрейными котлами, работающими 10 процентов времени в году.

3. Экономия тепла у потребителей не приводит к экономии топлива на ТЭЦ. Причина в том, что вырабатывать электроэнергию экономически выгодно всегда, даже когда тепло не нужно потребителям. Поэтому ТЭЦ всегда вырабатывает максимально возможное количество электроэнергии, сбрасывая лишний пар в градирню или лишнее тепло, содержащееся в дымовых газах газовой турбины сразу в атмосферу, помимо котла-утилизатора. Зачем тогда экономить тепло у потребителя, если это тепло на источнике все равно приходится сбрасывать в атмосферу? Данная ситуация ярко показывает, что тепловая энергия – это не товар, а коллективная услуга населению. Коммерческий учет у потребителей нужен только 10 процентов времени в году, когда включаются пиковые котлы и топливо тратится действительно для производства тепловой энергии. А 90 процентов времени в году, наоборот, потребители оказывают услугу ТЭЦ, поскольку исполняют функцию градирен и, значит, сокращают затраты на строительство и эксплуатацию огромных дорогостоящих градирен с системами оборотного водоснабжения. Таким образом, учет и экономия тепловой энергии у потребителей – это второстепенный вопрос по сравнению с экономией топлива минимум на 30 процентов при переходе источников на комбинированную выработку энергии.

4. Экономия топлива происходит не на источнике, а на месторождении топлива. Это первая причина, почему заказчики отклоняют проекты с комбинированной выработкой. При замещении котельной происходит даже увеличение расхода топлива, потому что ТЭЦ вырабатывают электроэнергию, которая приводит к уменьшению нагрузки ГРЭС и уменьшению расхода топлива на месторождении. Экономия топлива, которая происходит не у себя в районе, а «где‑то далеко», не входит в зону интересов руководителей района. Экономия происходит в масштабах государства и в интересах народа, но вот стоящее между государством и народом исполнительное звено оказалось не заинтересовано в принятии проектов комбинированной выработки энергии.

5. После установки ПГУ на котельных у энергоснабжающей организации появляется новая функция – выработка и сбыт электроэнергии. Это вторая причина. Теплоснабжающие организации не готовы к созданию служб электросбыта и служб новых специальностей с высокой квалификацией персонала.

6. Рыночная цена электроэнергии на продажу в три раза дешевле, чем покупка. Это третья причина, по которой заказчику выгодно вырабатывать электроэнергию только для собственных нужд. В этом случае окупаемость проекта происходит через пять-шесть лет, но при этом лишь небольшое количество тепла вырабатывается комбинированным способом, а значит, и экономия топлива небольшая. Если же вырабатывать максимально возможное количество электроэнергии, то ее придется продавать по стоимости втрое ниже, срок окупаемости проекта увеличивается вдвое (например, до двенадцати лет), и проект отклоняется заказчиком как нерентабельный. Однако в масштабах государства увеличение срока окупаемости ничего не значит, надо понимать, что дешевая электроэнергия на рынке сбыта электроэнергии будет приводить к снижению тарифа на электроэнергию, и тем больше, чем больше дешевой электроэнергии будет вырабатываться.

7. Отопительных котельных на высококалорийных видах топлива не должно быть. Из рисунков видно, что «злом энергетики» являются ГРЭС, где половина топлива сжигается для получения пара с температурой 30 ºС, тепло которого затем выбрасывается из турбины в атмосферу. Но гораздо большим «злом энергетики» являются отопительные котельные, даже если они будут иметь КПД 100 процентов. Сжигать природный газ (а тем более мазут) для получения тепла столь же нецелесообразно, как, например, использовать для отопления ценные породы дерева, из которого можно сделать дорогую мебель.

Природный газ следует использовать исключительно для производства электроэнергии, потому что высокая температура продуктов его горения, около 1200ºС, позволяет приводить во вращение газовые турбины или вырабатывать перегретый пар с высокими параметрами для вращения паровых турбин.

Зачем природный газ с такой высокой температурой горения сжигать на котельных, чтобы получить пар или воду с температурой всего лишь 70–150ºС? Для этой цели достаточно утилизировать выброс тепла из турбин или использовать низкокалорийное топливо – дрова, торф, бытовой и строительный мусор.

1 кВт электрической энергии намного ценнее 1 кВт тепловой энергии, так же как 1 кг золота ценнее, чем 1 кг пуха. Электрическая энергия имеет гораздо большую ценность и востребованность в быту и промышленности, потому что она способна совершать механическую работу и преобразуется в другие виды энергии. Электрическая энергия легко транспортируется на дальние расстояния и трансформируется в любое напряжение. Электроэнергию даже низкого потенциала в единицы вольт легко трансформировать обратно в высокий потенциал до миллионов вольт. Тепловая энергия имеет ограниченное применение и с очень низким КПД преобразуется в другие виды энергии. Воду с температурой 30 ºС дешевле выбросить, чем преобразовать в более горячую, например, с помощью тепловых насосов.

Вышесказанное не значит, что все котельные нужно закрыть. Во-первых, их нужно переводить на другие виды топлива – например на торф, запасы которого в России огромны. Во-вторых, котельные нужны для обеспечения пиковой части теплопотребления в самое холодное время года. В-третьих, котельные можно реконструировать в режим комбинированной выработки энергии, так как неважно, где установить ПГУ – на ТЭЦ или на котельной. Даже дешевле установить ПГУ на котельных, потому что тепловые сети к котельным уже подведены, а тепловые сети к ТЭЦ еще нужно строить. В-четвертых, при реконструкции котельных высвобождается много места от ненужного оборудования, куда можно установить ПГУ, а на ТЭЦ очень проблематично найти площадь для нового оборудования. Путем реконструкции котельных уже идут в городах Москве, Красноярске, Томске и т. д.

источник